（中铁二十一局集团轨道交通工程有限公司，山东，济南，250022）
【摘 要】我国铁路建设飞速发展，但前期建设过程中，复杂的地质条件为铁路隧道施工增加了难度和风险，本文对膨胀岩等几种复杂地质条件下铁路隧道施工技术进行了研究和总结，为类似工程提供参考。
【关键词】复杂地质；铁路隧道；施工技术
我国铁路建设在国家西部大开发的政策引导下不断加速，但西部地域地质条件复杂，在膨胀土、浅埋偏压、滑坡体、石膏地层、岩溶地质等环境中，铁路隧道施工可能会遭遇变形、坍塌、突泥涌水等地质风险，施工技术需不断研究、提高。
一、膨胀岩隧道施工
膨胀岩具有强度低、黏土矿物含量高、吸水能力强、塑性变形大等特点，隧道施工中常表现为初支变形大、隧道坍塌等病害。隧道施工中应加强前方地质调查，查明膨胀岩土的分布及规律特性；采用适宜的开挖方式，如台阶法、CD法，必要时采用冷开挖施工，减少对围岩的扰动；施工中必须隔断水源，施工用水和开挖地下水集中引排，避免漫流、浸泡周边岩层引发变形；采用“先柔后刚、先让后撑”的支护方式，开挖后先采用柔性支护措施，允许围岩与支护产生一定的变形，在初支内部应力达到极限前施做一次衬砌，变形基本稳定后，方可施做二次衬砌；加强围岩监控量测，确定合理的预留变形量，并为支护和衬砌提供指导。
二、浅埋偏压隧道施工
图1隧道开挖前、后坡面主应力迹线示意图
浅埋偏压是一种不利于施工的复杂地质条件，大多发生于隧道进出口，隧道施工中围岩和支护体系可能产生严重变形，进而造成隧道坍塌、地表沉陷。由于浅埋地层岩土体地质松散，自稳能力差，加大了隧道独立成拱的难度；隧道开挖中因偏压而造成较大变形，地表也因地层损失而产生移动。浅埋偏压地段隧道施工，不仅本身难度大、风险高，也会给周边环境带来安全风险。浅埋偏压段施工的隧道洞外措施包括削坡排水、回填反压、地表注浆等，以卸载或稳固地层为目的；洞内措施包括接长明洞、超前管棚、地基加固等，开挖多采用多台阶预留核心土法、CD、CRD等。遵循“早进晚出”的原则，并及早施做洞门；施工中必须加强地表及洞内变形监控量测，通过调整施工参数来降低工程及环境风险。
三、穿越滑坡体隧道施工
图2滑坡体段单侧壁导坑法开挖示意图
滑坡体属于不良地质，隧道施工中由于对坡体产生扰动，施工用水或地表径流下渗等因素，造成地层沿滑移面向下滑动，隧道坍塌、山体滑坡等地质灾害。滑坡体段施工原则“先整治、后进洞；先超支、后开挖”，加强滑坡体稳定性和隧道变形监控量测，初支、衬砌及早成环。隧道施工前，必须对滑坡体进行整治，措施包括设置抗滑桩、滑坡体前缘挡护、坡体卸载、截水排水系统、地表加固等，目的是减少地表径流渗入，对坡体进行加固，避免滑坍灾害发生。隧道施工中可采用大管棚超前支护，环形开挖预留核心土法、单侧壁导坑法、CD、CRD等开挖方式，初支衬砌尽早成环；且尽量减少滑坡体上的人为堆载，如建造营区、堆放原材料，隧道施工用水必须导排出滑坡体外。
图3石膏地层超短台阶开挖示意图
四、石膏地层隧道施工
穿越石膏地层宜采用超短台阶法开挖，条件许可时采用人工开挖或钻爆法结合人工开挖，实现“减少扰动、屏蔽环境、及时封闭”的施工原则。初期支护遵循“抗让结合、以抗为主、限制放压”的原则设置，按柔性、及时、多次的支护思路，将高强、早强、以及大变形材料和构件融入初期支护之中。具体为沿隧道纵向每0.5m设1榀Φ150可缩钢管钢架，隧道拱部设Φ42超前注浆小导管，拱墙采用Φ32自进式锚杆，仰拱采用Φ25中孔注浆锚杆，形成钢管钢架、超前注浆小导管、锚杆和喷混凝土的联合初期支护。严禁施工用水漫流，注意施工用水和地下水的引排，满足“保湿防渗”；加强通风，降低洞内湿度和温度。根据结构受力特性、空间使用要求和石膏遇水膨胀的特点，采用既能满足净空要求、又有较大承载能力的近圆形或椭圆形初期支护断面。
五、岩溶地质隧道施工
岩溶地质是可溶岩（如石灰岩）在侵蚀性水流的长时间作用下形成的各种溶蚀形态的总称。我国石灰岩分布极广，岩溶地质发育，隧道施工中大量抽排地下水造成地下水位降低、地表沉陷、周边生态环境恶化及次生地质问题，且存在突泥突水、坍塌等重大安全风险。由于隧道开挖在岩层内形成了洞室界面，并产生爆破裂隙，改变了地下水径流途径和特点，极易造成突水灾害，因此岩溶地质隧道施工，防涌是关键。施工基本思路：主动预防、避免揭水，以排为主、以堵为辅、限量排放，尽量不改变地下水径流途径。防涌水措施主要是进行综合地质超前预报，钻探与物探相结合、长距离探测与重点区域揭示相结合，岩溶的规模、分布、充填性质、水量、水压是探测的重点；综合地质预报的实施，既降低了成本，又保证了施工安全。施工中水量小时，可采用拱部超前注浆、周边径向注浆进行堵水；水量大时，可借助平导或增设迂回导洞泄水降压。
图4岩溶隧道TSP地质超前预报测点布置图
六、松散地层隧道施工
松散地层地质特征主要表现为地表埋深浅、岩土体结构松散、自稳性差，裂隙发育，在地下水的作用下隧道易坍塌。针对该不良地质条件，施工前应对地表及隧道两侧地层进行注浆加固，既形成防水层，又能固结岩土，提高自稳能力；地表设置截水、排水系统，减少地表径流下渗。隧道施工遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的十八字方针，开挖方式可采用短台阶预留核心土、单侧壁导坑、CD、CRD等方法。超前支护多采用管棚、超前小导管、超前锚杆等形式，通过超前注浆加固围岩，后续开挖在支护体系的保护下稳步施工。水对松散地层的稳定性影响较大，施工中必须加强降水、堵水：当地层中裂隙水量不大时，以堵为主，多采用超前及周边径向注浆措施堵水固岩；当地下水发育时，以排为主，可采用辅助坑道内井点降水、洞外深井泵降水等方法，疏干含水层，实现无水作业。
图5松散地层地表及隧道径向注浆布置示意图结束语
在复杂的地质环境中修建铁路隧道时，应对环境特征和施工风险进行充分调查、研究，从降低环境风险、地质灾害，提高施工安全，综合考虑施工技术、效益等方面，制定施工方案、提高工程技术水平。
参考文献：
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[4]王梦恕.中国隧道及地下工程修建技术.人民交通出版社，2010.5
论文作者:王卫刚
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年6月总第199期供稿
论文发表时间:2015/10/14
标签：隧道论文; 地质论文; 地层论文; 地表论文; 超前论文; 偏压论文; 岩溶论文; 《工程建设标准化》2015年6月总第199期供稿论文;